蒙定中 原電力部生產(chǎn)司教授級(jí)高工、國際大電網(wǎng)委員會(huì)CIGRE和美IEEE會(huì)員
摘要:中國電力容量發(fā)展已達(dá)世界首位,但發(fā)電結(jié)構(gòu)很不合理,污染最嚴(yán)重的燃煤機(jī)組比例居世界首位,因不重視調(diào)峰,迫使所有超超臨界/超臨界大機(jī)組在每天低谷時(shí)不得不亞臨界運(yùn)行,造成環(huán)境污染更為嚴(yán)重,且為此要多裝1.2億千瓦燃煤機(jī)組而浪費(fèi)4440億元投資。這投資額足夠裝設(shè)合理的調(diào)峰設(shè)施,包括增大水電調(diào)峰能力、多裝抽水蓄能、燃?xì)饴?lián)合循環(huán)等,不僅解決過多煤電問題,還解決我國當(dāng)前裝機(jī)容量/棄電比例皆具世界首位的風(fēng)電/太陽能發(fā)電的嚴(yán)重浪費(fèi)問題,同時(shí)也需配合為降低燃煤機(jī)組容量比例而主要靠發(fā)展更多核電。“十三五”應(yīng)起步電源結(jié)構(gòu)改革,推動(dòng)綠色、低碳、高效、安全之路,以徹底解決長期以來不合理的電源結(jié)構(gòu)。
中國電力容量發(fā)展現(xiàn)已達(dá)世界首位,有史以來全世界共發(fā)生25次重大停電(每次負(fù)荷損失≥800萬千瓦)事故,我國除臺(tái)灣外為什么從不發(fā)生?因?yàn)橹袊?981年頒發(fā)的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》,并按此建設(shè)了可控的“分層”、“分區(qū)”的交/直流電網(wǎng)結(jié)構(gòu),和安全的“分散外接電源”的電源結(jié)構(gòu);又實(shí)行“保結(jié)構(gòu)完整”的繼電保護(hù)技術(shù)建立“三道防線”,我國六大超高壓分區(qū)電網(wǎng)取得的安全實(shí)效創(chuàng)世界首位。
國網(wǎng)公司為了壟斷,采用“交流特高壓”要將三個(gè)(華北/華中/華東)區(qū)合成一個(gè)區(qū)域龐大的交流同步大區(qū),違反《穩(wěn)定導(dǎo)則》分區(qū)/分層/分散外接電源規(guī)定;特別是經(jīng)歷上世紀(jì)蘇聯(lián)采用交流特高壓的運(yùn)行和歐美日的科研實(shí)踐證明,比合理應(yīng)用現(xiàn)行的超高壓電網(wǎng)浪費(fèi)嚴(yán)重高達(dá)數(shù)千億元,又極不安全,必將步入重大停電危局。
南方電網(wǎng)公司決定不采用“交流特高壓”,按《穩(wěn)定導(dǎo)則》采用直流將原一個(gè)東西長距離大區(qū)再分2~3個(gè)區(qū),徹底將原近2000公里的交流50萬伏線路輸電改為中短距離或直流輸電運(yùn)行,又避免了原不安全的交直流并列運(yùn)行;此外,還以直流隔離將廣東分東西兩個(gè)小區(qū),更徹底解決大批遠(yuǎn)距離直流輸電饋入和短路電流超標(biāo)等一系列安全問題才是英明的決策。
一、為什么中國(除臺(tái)灣外)從不發(fā)生重大停電事故?
表1 世界重大停電(每次損失≥800萬千瓦)

2012年7月30日和31日印度北部共發(fā)生兩次重大停電,使世界重大停電由23次增加到25次。重大停電通常經(jīng)歷兩個(gè)階段:
第一階段是在龐大、不可控的自由聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)上一旦單一線路跳閘,即自然造成負(fù)荷轉(zhuǎn)移,使不合理設(shè)計(jì)和整定的線路距離保護(hù)不斷的“連鎖跳閘”,直到重負(fù)荷轉(zhuǎn)移到弱聯(lián)系的高阻抗回路上,就失穩(wěn)振蕩。
第二階段是受失穩(wěn)振蕩波及的線路和發(fā)電機(jī)也由不合理設(shè)計(jì)和整定的線路距離保護(hù)和發(fā)電機(jī)失穩(wěn)保護(hù)“連鎖跳閘”,使系統(tǒng)瓦解為很多缺電弧島,最終大停電。
世界上對(duì)系統(tǒng)失穩(wěn)的處理有兩個(gè)不同的準(zhǔn)則:第一個(gè)是北美電力可靠性委員會(huì)的1997年《NERC規(guī)劃準(zhǔn)則(NERCPLANNINGSTANDARDS)》規(guī)定“當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定的搖擺時(shí),發(fā)電和輸電的繼電保護(hù)應(yīng)避免跳閘”;實(shí)際上就要在失穩(wěn)時(shí)將發(fā)電機(jī)和線路都“連鎖跳閘”;結(jié)果就是瓦解而大停電。
第二個(gè)準(zhǔn)則是中國1981年頒發(fā)的《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》,對(duì)發(fā)電廠和交直流電網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)定為《分區(qū)-采取直流將交流電網(wǎng)分若干大區(qū)》,《分層-高壓和低壓交流電網(wǎng)采取幅射性聯(lián)接》;《分散-單一發(fā)電點(diǎn)直連負(fù)荷中心》和為“保結(jié)構(gòu)完整”的繼電保護(hù)技術(shù)上《避免線路過負(fù)荷連鎖跳閘》以防止暫態(tài)失穩(wěn);同時(shí)即使失穩(wěn)時(shí),《避免線路和發(fā)電機(jī)因失穩(wěn)連鎖跳閘》,系統(tǒng)都會(huì)在短時(shí)內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)同步運(yùn)行,從而避免大停電。所以中國(除臺(tái)灣一次外)完全防止了重大停電。中國的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和繼電保護(hù)設(shè)計(jì)是根據(jù)周密研究國內(nèi)外大停電的實(shí)踐經(jīng)歷,結(jié)論是“連鎖反應(yīng)大停電的原因——不受控制的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和繼電保護(hù)”。
美國電科院和直流聯(lián)網(wǎng)(DCInterconnect)公司在2008年1-2月IEEEPower&Energy期刊發(fā)表報(bào)告[1],為防止美歐多次重大停電,建議在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上將美國東部網(wǎng)(EI–7.55億千瓦)應(yīng)用直流隔離分為四個(gè)交流區(qū),同時(shí)也適用于美國西部網(wǎng)(WI-2億千瓦)和西歐(5.3億千瓦)電網(wǎng),這可以說是美歐在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上解決重大停電的起步策略。2007年國際大電網(wǎng)CIGRE在日本大阪召開會(huì)議時(shí),美國電科院Dr.RamAdaba聽到我國系統(tǒng)發(fā)展策略報(bào)告[2]后,主動(dòng)問及我國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn)并得到有關(guān)資料,可能對(duì)它們有關(guān)的分區(qū)結(jié)構(gòu)建議有所幫助。他們報(bào)告提出美國再分區(qū)的建議至今末能執(zhí)行,但值得注意的近年具備世界上最大交流電網(wǎng)的歐洲卻接受了改造電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)經(jīng)驗(yàn),采用直流分區(qū);目前已應(yīng)用42套直流作隔離設(shè)施,將歐洲分很多“分區(qū)”[3]以提高電力系統(tǒng)的可靠性和防止系統(tǒng)大停電。這說明中國電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的安全經(jīng)驗(yàn)已得到世界的重視。
日本面積小,37.8萬平方公里,近3億千瓦負(fù)荷,用直流或單(個(gè)別雙)回交流50萬伏聯(lián)網(wǎng)分為9大區(qū),結(jié)構(gòu)安全,就不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)大停電;1987年東京重大停電是無功不足,電壓崩潰造成。世界重大停電中只有一次是電源結(jié)構(gòu)安全問題,就是2011年3月11日日本福島第一核電站早期核堆安全水平低,被地震/海嘯摧毀。
二、電源結(jié)構(gòu)改革是電力工業(yè)亟待決策的關(guān)鍵問題
“十三五”應(yīng)起步電源結(jié)構(gòu)的改革,推動(dòng)綠色、低碳、高效、安全之路,以徹底解決長期以來不合理的電源結(jié)構(gòu)問題。
1.請各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)了解和重視調(diào)峰首先是合理解決電源布局/結(jié)構(gòu)改革的關(guān)鍵
30多年來我國電源發(fā)展快速現(xiàn)已居世界第一位,但在電源資源上,沒有依負(fù)荷需求構(gòu)建合理布局與科學(xué)的峰荷、腰荷、基荷電源比例,除常規(guī)水電(20.7%)發(fā)展基本正常外,其它皆存在嚴(yán)重問題:過多煤電(63.8%)嚴(yán)重污染居世界首位、發(fā)展核電過慢過少(1.2%)、發(fā)展抽水蓄能(1.7%)和燃?xì)庋h(huán)發(fā)電(3.5%)嚴(yán)重不足、發(fā)展風(fēng)電(6.1%)和太陽能(1.2%)缺乏必要調(diào)峰設(shè)施配合而嚴(yán)重棄電。所以只有合理電源布局,合理調(diào)峰,才能既解決缺電,又真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、安全經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。
上世紀(jì)八十年代以來,主要靠小煤電/油電每日開停作為主力調(diào)峰能力達(dá)25%,加上大煤電20%調(diào)峰(100~80%運(yùn)行)和水電調(diào)峰,使大煤電年利用小時(shí)達(dá)6000~6500小時(shí)。但后來接近一億千瓦的小煤電/油電逐步關(guān)停,長時(shí)以來沒有重視和補(bǔ)償因此而損失的調(diào)峰能力。結(jié)果多年來一直迫使20/30萬千瓦煤電機(jī)組深度(有時(shí)強(qiáng)迫每天開/停)調(diào)峰,更迫使超臨界和超超臨界60~100萬千瓦煤電機(jī)組非常規(guī)調(diào)峰,低谷時(shí)出力甚至壓到40%亞臨界運(yùn)行,強(qiáng)迫使低碳機(jī)組高碳運(yùn)行,極不合理的被迫超額調(diào)峰,使煤電年利用小時(shí)在2012/2013年跌落到5080/5012,2014年為4706小時(shí),是1978年以來的最低水平。為了調(diào)峰估算要多裝機(jī)1.2億千瓦,至少相當(dāng)多花1.2億千瓦x3700元/千瓦=4440億元投資,除要多浪費(fèi)裝機(jī)投資外,還造成發(fā)電多耗煤、多排污、縮短煤電機(jī)組壽命和導(dǎo)致發(fā)電集團(tuán)公司可能虧損。發(fā)展熱電也沒有執(zhí)行“以熱定電”原則,不管熱負(fù)荷多少,規(guī)定煤電機(jī)組多為30~35萬千瓦級(jí)的,供熱時(shí)只調(diào)峰10%,更增大調(diào)峰矛盾。
發(fā)展風(fēng)電也從不考慮客觀存在的調(diào)峰問題,夜間用電低谷時(shí)段往往是風(fēng)電大發(fā)時(shí)段,特別是遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的大型風(fēng)電基地,太陽能發(fā)電基地,為什么在規(guī)劃/批準(zhǔn)時(shí)都不考慮影響其可行性的關(guān)鍵——調(diào)峰問題?結(jié)果造成嚴(yán)重棄電、嚴(yán)重浪費(fèi)。我國風(fēng)電裝機(jī)居世界首位,太陽能發(fā)電增長速度也占世界首位,就因?yàn)槿狈φ{(diào)峰能力,結(jié)果“棄風(fēng)”、“棄光”嚴(yán)重程度也占世界首位,其發(fā)電年利用小時(shí)遠(yuǎn)低于世界水平。
南方電網(wǎng)公司比較重視調(diào)峰,廣東電網(wǎng)2013年底有可調(diào)峰的燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組1098.9萬千瓦和抽水蓄能電站2個(gè)合240萬千瓦、調(diào)峰能力共1578.9萬千瓦,占廣東負(fù)荷約14%。2014到2015年分別增裝442和128萬千瓦,調(diào)峰能力共2148.9萬千瓦,占廣東負(fù)荷約16.2%;廣東的做法值得借鑒。
只有合理將目前抽水蓄能比例由1.76%提高到8~10%,燃?xì)鈾C(jī)組比例由3.5%提高到10%,兩者調(diào)峰能力達(dá)總裝機(jī)的22~25%(新增投資4194~4720億元),煤電、核電皆應(yīng)20%調(diào)峰,加上原有水電5%調(diào)峰再盡量加大。這樣全部調(diào)峰能力可達(dá)到總裝機(jī)容量36.7~40%;才能使全部煤電、核電、風(fēng)電、光電等安全又經(jīng)濟(jì)(不棄電)運(yùn)行。希望各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)了解和重視,并按上述辦法解決當(dāng)前急需的調(diào)峰問題,而不應(yīng)光等待、依靠目前宣傳尚未達(dá)實(shí)用的調(diào)峰儲(chǔ)能技術(shù),例如鋰離子電池儲(chǔ)能已應(yīng)用于電動(dòng)汽車,如研究有系統(tǒng)調(diào)峰能力實(shí)用價(jià)值時(shí),當(dāng)然可以應(yīng)用。
2.為節(jié)能減排,應(yīng)大力減少煤電裝機(jī)比重并提高煤電發(fā)電效率
目前我國煤電比重64.4%,遠(yuǎn)大于美國(36%)、歐洲(27%)和日本(31%),大力降低煤電比重應(yīng)是電源結(jié)構(gòu)改革的關(guān)鍵,特別是應(yīng)重視合理解決當(dāng)前調(diào)峰問題,不要再依靠煤電違反科學(xué)過度降出力調(diào)峰,即可使煤電比重由64.4%降低到55%。
對(duì)現(xiàn)有煤電應(yīng)實(shí)行減排改革,如浙能集團(tuán)嘉興電廠三期7、8號(hào)機(jī)兩臺(tái)百萬千瓦機(jī)組按超低排放設(shè)施改革已于今年6月投運(yùn);同時(shí)在建的六橫電廠(2臺(tái)100萬瓦)和臺(tái)州第二電廠(2臺(tái)100萬瓦)也正在按超低排放建設(shè);其效果是排污降到燃?xì)獍l(fā)電排放水平,但需電廠投資增加255元/千瓦,發(fā)電成本增加0.015元/千瓦,即煤電每度成本為0.473元,仍低于燃?xì)獍l(fā)電水平。
大型循環(huán)流化床發(fā)電的超臨界60萬千瓦機(jī)組已在四川白馬成功應(yīng)用,因它可燃用低質(zhì)又低價(jià)的煤矸石、煤泥和洗中煤(1200~3500大卡/千克),免除浪費(fèi)廢煤,而它的熱效率可低于濕冷機(jī)組303和空冷機(jī)組320克/千瓦時(shí),它的單位投資皆接近燃煤大機(jī)組?,F(xiàn)有煤電如有條件多發(fā)揮供熱,也提高熱效率。
3.加速發(fā)展核電
為了減少煤電比重,加速發(fā)展核電才最有成效;風(fēng)、太陽、生物等發(fā)電利用小時(shí)低,不足以替代化石能源。2014年我國核電容量占1.4%,但法國占近80%,韓國占30%。過去全球核電事故都因?yàn)椴捎迷缙诩夹g(shù),如日本福島已服役40年,可靠性低,加上罕見9級(jí)地震,所以老核電不安全。我國已投運(yùn)是后二代技術(shù),目前采用第三代AP1000機(jī)組成為我國發(fā)展的主流,該技術(shù)具備“非能動(dòng)安全系統(tǒng)”,可以不依賴外部電源,而是依靠重力、溫差等自然力進(jìn)行驅(qū)動(dòng),因此,不會(huì)出現(xiàn)日本福島類似的事故。
近年我國原子能科學(xué)研究稱為第四代的“核燃料閉循環(huán)體系”(快堆技術(shù)),它可以利用目前通用的“壓水堆”用過的核廢料,再通過快堆增加60倍的發(fā)電能力。如我國2015~2020年間投運(yùn)4000萬千瓦壓水堆核電,其核廢料可供快堆發(fā)電60×4000=24億千瓦發(fā)電,這相當(dāng)于50億噸標(biāo)煤,是解決一次能源大量缺口唯一途徑。且快堆工作壓力接近常壓,冷卻劑熱工裕度大,用非能動(dòng)排熱安全性更高。
內(nèi)陸核電和沿海核電一樣安全,核電不應(yīng)僅在沿海裝設(shè),全世界運(yùn)行的核電大部分在內(nèi)陸,法國、美國內(nèi)陸核電分別達(dá)到69%和61.5%,有些國家如瑞士、烏克蘭、比利時(shí)等的核電全部建在內(nèi)陸。若核電項(xiàng)目僅規(guī)定在沿海,核電發(fā)展勢必受到制約。離各負(fù)荷中心有一定的安全距離,皆可裝設(shè)更多中、小型核電,包括地下核電(反應(yīng)堆置地下或山體內(nèi)),逐步作到各地區(qū)電源/負(fù)荷基本平衡;同時(shí)核電也應(yīng)以本身20%容量參予調(diào)峰。
4.加大加快水電(包括抽水蓄能)清潔能源建設(shè),既降煤電比重,又更多承擔(dān)調(diào)峰
我國已成為世界水電強(qiáng)國,目前已建水電占全國可開發(fā)裝機(jī)容量的48%,為了降低環(huán)境污染,應(yīng)加大加快水電(包括抽水蓄能)清潔能源建設(shè),既降煤電比重,又更多承擔(dān)調(diào)峰。我國很多具有調(diào)峰能力的老水電站,可按實(shí)際條件研究,擴(kuò)大調(diào)峰能力,如劉家峽/龍羊峽水電是否可擴(kuò)大一倍或增裝抽水蓄能。美國大古力水電原裝機(jī)200萬千瓦,改擴(kuò)為888萬千瓦抽水蓄能;我國東北豐滿水電站由64萬千瓦擴(kuò)改為100萬千瓦、東北白山下庫建2×15萬千瓦水泵抽水到白山水庫蓄能等,都提供快速增大調(diào)峰能力的經(jīng)驗(yàn)。
過去不理解抽水蓄能移峰填谷的重要性,只規(guī)定電網(wǎng)公司負(fù)責(zé)投資建設(shè)管理,但急需抽水蓄能配合才能提高火電熱效/排污/安全的火電公司投資受限制。對(duì)熟悉抽水蓄能技術(shù)的水電公司本可結(jié)合水電資源、地理?xiàng)l件、科學(xué)優(yōu)選,作到更經(jīng)濟(jì)有效的充份發(fā)揮水資源的多發(fā)電又多調(diào)峰的作用也受限制。
因此,建議今后創(chuàng)造優(yōu)惠條件、特別是研究確定加大高峰和低谷電價(jià)的差別,如目前廣東高峰(7~12點(diǎn);19~22點(diǎn))、平段(12~19點(diǎn);22~23點(diǎn))、低谷(23點(diǎn)~次日7點(diǎn))的電價(jià)比例分別為150%、100%、50%。高峰和低谷電價(jià)的差別愈大,使抽水蓄能作到低價(jià)進(jìn)(抽水)、高價(jià)出(發(fā)電),將鼓勵(lì)更多部們、包括商務(wù)企業(yè)也投資建設(shè)抽水蓄能,盡快加速解決當(dāng)前的調(diào)峰問題。
5.隨著燃?xì)赓Y源增加,各地多裝設(shè)燃?xì)廨啓C(jī)
作為配合核電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電的調(diào)峰機(jī)組,又配合避免煤電被迫低出力調(diào)峰造成低效、多排污問題,目前燃?xì)廨啓C(jī)比重占5.5%是太不足了。美、日、歐分別占23.8%、27.4、23.5%,廣東電網(wǎng)現(xiàn)有1408萬千瓦,可擴(kuò)建6524萬千瓦,2020年增加到19.9%;希望我國第一步立即將燃?xì)廨啓C(jī)比重由5.5%增到10%,第二步按燃?xì)赓Y源發(fā)展增到20%。我國燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)業(yè)正進(jìn)入自立國產(chǎn)化,燃?xì)赓Y源又有所增加,特別是將來頁巖氣的開發(fā)潛力巨大,都為我國多裝燃?xì)廨啓C(jī)創(chuàng)造條件。而且它是分散式電源,靠近各負(fù)荷中心裝設(shè),就近供電,熱效率達(dá)55~60%。而且盡量兼顧供熱,大大提高熱效率達(dá)80%。它不僅解決調(diào)峰,且可降低煤電裝機(jī)比重,減低排污。
6.可再生能源的發(fā)展也必須有調(diào)峰電源配合
2014年我國風(fēng)電并網(wǎng)容量達(dá)8805萬千瓦,居世界首位,占全國裝機(jī)的6.9%,主要集中在東北、華北和西北,約共占88%。但其年利用小時(shí)居世界末位,說明風(fēng)電發(fā)展問題嚴(yán)重,2013年全國風(fēng)電利用小時(shí)僅為2074(福建最高2666,吉林最低1660),棄風(fēng)嚴(yán)重;關(guān)鍵是在電源結(jié)構(gòu)上缺調(diào)峰電源配合。歐洲西班牙、德國、丹麥風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)占全國裝機(jī)較高,而且其應(yīng)用率也較高,因有相應(yīng)調(diào)峰電源配合。國網(wǎng)公司提出風(fēng)火打捆,要求配裝1.6~2倍于風(fēng)電的大容量火電機(jī)組,以提高輸電通道效益,解決風(fēng)電隨機(jī)性給電網(wǎng)的沖擊,結(jié)果迫使大容量火電機(jī)組深度調(diào)峰,完全違背了節(jié)能減排原則,既不科學(xué)又不可行。
太陽能發(fā)電有兩種技術(shù):“太陽能熱發(fā)電”是將太陽能→熱能→機(jī)械能→電能;另一是“太陽能光伏發(fā)電”,使用半導(dǎo)體光電器件將光能→電能。對(duì)光伏發(fā)電有兩種布局:一是集中式的光伏電站,政府計(jì)劃在青海、甘粛、新疆、內(nèi)蒙古、西藏、寧夏、陜西、云南以及華北、東北的部分適宜地區(qū),并和水電、風(fēng)電結(jié)合互補(bǔ),計(jì)劃到2015/2020年建設(shè)一批1000/2000萬千瓦集中式并網(wǎng)光伏電站,對(duì)此應(yīng)考慮同時(shí)裝設(shè)有相應(yīng)的調(diào)峰設(shè)施作為批準(zhǔn)的必要條件,否則就不可行。二是分布式光伏發(fā)電應(yīng)優(yōu)先開發(fā)分散/分布型,在城鎮(zhèn)住宅、工業(yè)、經(jīng)濟(jì)、公共設(shè)施等建筑屋頂建設(shè)分布式光伏發(fā)電自用,也可供熱自用,計(jì)劃到2015/2020年建設(shè)共1000/2700萬千瓦分布式光伏發(fā)電,在建設(shè)地點(diǎn)排序上,要優(yōu)先近負(fù)荷中心,也應(yīng)配合相適應(yīng)的調(diào)峰設(shè)施。
三、“十二五”南方電網(wǎng)貫徹《穩(wěn)定導(dǎo)則》的決策經(jīng)驗(yàn)
1.南方電網(wǎng)的重要決策
南網(wǎng)公司很重視《穩(wěn)定導(dǎo)則》,2012年9月召開的“電網(wǎng)安全穩(wěn)定技術(shù)研討會(huì)”,在6位院士報(bào)告后,首先邀請《穩(wěn)定導(dǎo)則》編制專家作報(bào)告,蒙定中按《穩(wěn)定導(dǎo)則》的“分區(qū)”和“分散外接電源”規(guī)定,建議南網(wǎng)采用直流分三個(gè)大區(qū)、廣東再用直流再分區(qū)方案,解決當(dāng)前西電東送的8回50萬伏交流和4回直流線路的并聯(lián)運(yùn)行問題,縮短50萬伏交流輸電為中、短距離,以及5回直流饋入珠三角的安全運(yùn)行和短路電流超標(biāo)問題,滿足長遠(yuǎn)電網(wǎng)安全和負(fù)荷發(fā)展需求。
按電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院、西南、中南、廣東設(shè)計(jì)院、廣東電網(wǎng)研究中心聯(lián)合于2012年10月提出的《南方電網(wǎng)中長期網(wǎng)架結(jié)構(gòu)研究》報(bào)告,南方電網(wǎng)也根本不需要交流特高壓,而主網(wǎng)架格局將應(yīng)用直流隔離將云南、貴州/廣西、廣東分為三個(gè)大區(qū),這是從長遠(yuǎn)保證南網(wǎng)的合理和安全發(fā)展。
南網(wǎng)公司2013年3月26日召開《云南電網(wǎng)與南網(wǎng)主網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)方案研究報(bào)告》專家評(píng)審會(huì)議,我們6位專家和全體參會(huì)代表一致贊同應(yīng)用“直流背靠背使云南和主網(wǎng)異步聯(lián)網(wǎng)”,這是南網(wǎng)公司按《穩(wěn)定導(dǎo)則》實(shí)行再“分區(qū)”的第一步。在2013年3月27日的《南方電網(wǎng)受端目標(biāo)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)研究》專家評(píng)審會(huì)中,南網(wǎng)科研院也提出以“直流將廣東分兩區(qū)”的方案,和蒙定中建議基本相同。
2014年12月16日,中國南方電網(wǎng)公司召開了《廣東電網(wǎng)目標(biāo)網(wǎng)架規(guī)劃研究報(bào)告》專家評(píng)審會(huì),會(huì)議特邀了包括蒙定中、丁功揚(yáng)、曾德文等9位專家參加評(píng)審,結(jié)果認(rèn)為東西組團(tuán)方案和雙環(huán)立體方案,均是合理可行的構(gòu)網(wǎng)方案。
南方電網(wǎng)東西跨度近2000公里,以4回直流(1280萬千瓦)和8回50萬伏交流(約750萬千瓦)線路并聯(lián)西電東送,不符合《穩(wěn)定導(dǎo)則》“分散外接電源”的(點(diǎn)對(duì)網(wǎng))規(guī)定,如直流線故障時(shí)負(fù)荷轉(zhuǎn)移到長距離交流線路,可能失穩(wěn);包括多回直流密集珠三角地區(qū)以及短路電流超標(biāo)問題,現(xiàn)在從電源/電網(wǎng)結(jié)構(gòu)長遠(yuǎn)規(guī)劃研究再分區(qū)解決,所有長距離交流線路有的轉(zhuǎn)為直流輸送,有的變?yōu)橹卸叹嚯x,確是好辦法。
2.南網(wǎng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)的第一步規(guī)劃
a.云南采用背靠背將原交流改為直流東送
如圖1所示,相當(dāng)于通過直流和受端聯(lián)絡(luò),這種結(jié)構(gòu)不存在交流長距離輸電的復(fù)雜穩(wěn)定問題,運(yùn)行簡單、靈活可靠。

b.由于不存在原交直流并列時(shí)一旦直流閉鎖使潮流轉(zhuǎn)移到50萬伏交流線路而失穩(wěn)的問題,云南以直流送出的機(jī)組皆不需要弧島運(yùn)行,只是在送出直流閉鎖時(shí)連鎖或高頻切部分機(jī)組,云南本區(qū)運(yùn)行也靈活可靠。
c.加裝背靠背后的交流變直流線路可按熱穩(wěn)定輸送電力,如一回50萬伏400×4導(dǎo)線就可送277萬千瓦(250C)或224萬千瓦(400C),大大超過原來的輸送容量。此外,還可將原來的交流線路串補(bǔ)電容設(shè)施提供他處使用,簡化線路結(jié)構(gòu)運(yùn)行更可靠。
3.南網(wǎng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)的第二步廣西原有8回交流和廣東聯(lián)接,怎樣和廣東分區(qū)?為南網(wǎng)分為三大區(qū),按《南方電網(wǎng)中長期網(wǎng)架結(jié)構(gòu)研究》的再利用方案2(圖2)

即將藏東南和伊江送來的兩個(gè)直流逆變站分別裝設(shè)在廣西原8回交流圖2廣西/廣東通過直流輸電分區(qū)聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)線的始端,然后分別各以4回交流送廣東,這就等于廣西和廣東經(jīng)直流隔離分區(qū)。
4.初步設(shè)想應(yīng)用直流將廣東電網(wǎng)再分東西兩個(gè)小區(qū)后的優(yōu)勢
a.分區(qū)解決了短路電流超標(biāo)的問題
分兩區(qū)后,50萬伏電網(wǎng)各處短路電流降低約5~15千安,保持為正常的40~55千安水平,既有足夠的動(dòng)態(tài)無功儲(chǔ)備,又不超標(biāo)。還免去了將大多數(shù)斷路器由50千安更換為63千安的工程和費(fèi)用,特別是GIS站更難以實(shí)行;更不需要裝設(shè)短路電流限制器、串聯(lián)電抗、高阻抗的升/降壓變壓器等設(shè)備,如已裝設(shè)有的反而對(duì)運(yùn)行起負(fù)作用。同時(shí)適應(yīng)今后更多的新建核電和燃?xì)鈾C(jī)組等投入運(yùn)行。
b.提高多回直流饋入的安全水平
以直流分區(qū)后鄰區(qū)故障不影響本區(qū)直流運(yùn)行,特別適合于更多直流愈來愈密集的珠三角地區(qū)。即使容量最大的一回直流雙極閉鎖停運(yùn),但同時(shí)有其他直流和區(qū)間背靠背支援,綜合損失的電力不超過目前規(guī)定的旋轉(zhuǎn)備用6%,不會(huì)影響正常運(yùn)行。
c.分區(qū)后更提高交流線路的穩(wěn)定水平和輸送能力
分區(qū)后等于縮短交流50萬伏線路運(yùn)行距離,很多線路運(yùn)行條件由暫態(tài)穩(wěn)定變?yōu)闊岱€(wěn)定更安全,能多送電又經(jīng)濟(jì),更永遠(yuǎn)不存在交流遠(yuǎn)距輸電的低頻振蕩問題。
5.已正式批準(zhǔn)的《南方電網(wǎng)2013-2020年規(guī)劃研究報(bào)告》再次否定交流特高壓
在2013年7月能源局召開的南網(wǎng)“十二五”規(guī)劃審查會(huì)上匯報(bào)了《南方電網(wǎng)2013-2020年規(guī)劃研究報(bào)告》,結(jié)論為:“南方電網(wǎng)未來西電東送發(fā)展主要采用直流輸電技術(shù)。同時(shí),‘十二五’期以后不再對(duì)各省間電網(wǎng)的交流斷面加強(qiáng)。遠(yuǎn)景南方電網(wǎng)將以省區(qū)電網(wǎng)為基礎(chǔ),逐步分解為2~3個(gè)同步網(wǎng)格局”。南網(wǎng)分區(qū)的結(jié)論僅討論了一天就得到專家們一致認(rèn)可,由能源局成文下達(dá)執(zhí)行。南方電網(wǎng)公司決定不采用“交流特高壓”,采用直流分2~3個(gè)區(qū),徹底將原近2000公里的交流50萬伏線路的遠(yuǎn)距離輸電改為中短距離運(yùn)行,又避免了原不安全的交直流并列運(yùn)行,按《穩(wěn)定導(dǎo)則》再分區(qū)將徹底解決原龐大交流電網(wǎng)固有的一系列不安全問題才是英明的決策。
四、“十二五”國網(wǎng)公司違反《穩(wěn)定導(dǎo)則》發(fā)展既不安全又極其浪費(fèi)的交流特高壓
1.國家電網(wǎng)公司為建設(shè)“華東交流特高壓聯(lián)網(wǎng)”的理由
中國國際工程咨詢公司受政府委托邀請25位專家評(píng)估華東交流特高壓輸變電工程。2013年5月29~31日在上海召開了“華東四省一市國民經(jīng)濟(jì)及電力發(fā)展規(guī)劃研討會(huì)”,為此國家電網(wǎng)公司為建設(shè)“華東交流特高壓聯(lián)網(wǎng)”提供了下列報(bào)告:
<1>2012年12月《華東區(qū)域“十二五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》
<2>2013年5月《華東電網(wǎng)發(fā)展情況調(diào)研材料》
<3>2013年5月國家電網(wǎng)公司華東分部提供《華東電網(wǎng)發(fā)展情況匯報(bào)》
綜合上述報(bào)告和國網(wǎng)系統(tǒng)專家們的發(fā)言,建設(shè)華東交流特高壓電網(wǎng)的理由如下:
(1)華東建設(shè)交流特高壓電網(wǎng)就是為了接受區(qū)外交流特高壓來電
“建設(shè)三華特高壓同步電網(wǎng),加強(qiáng)電網(wǎng)資源優(yōu)化配置作用,為華東電網(wǎng)安全消納區(qū)外來電提供條件”(報(bào)告<1>第40頁)
“構(gòu)筑堅(jiān)強(qiáng)區(qū)外受電平臺(tái),滿足長三角負(fù)荷中心的受電需求”(報(bào)告<2>第38頁)
“十二五期間華東地區(qū)通過四個(gè)特高壓通道接受區(qū)外交流來電”(報(bào)告<3>第48頁)
華東建設(shè)交流特高壓電網(wǎng)就是為了接受區(qū)外交流特高壓來電是不合法理的,能源局正式批準(zhǔn)了南方電網(wǎng)的“十二五”規(guī)劃,但不批準(zhǔn)國網(wǎng)公司包括三華交流特高壓聯(lián)網(wǎng)的“十二五”規(guī)劃,就是在決策上否定了國網(wǎng)公司為接受區(qū)外三華交流特高壓來電的所謂“加強(qiáng)電網(wǎng)資源優(yōu)化配置”理由。
(2)華東50萬伏電網(wǎng)不能承受多回直流同時(shí)閉鎖的沖擊,只靠交流特高壓電網(wǎng)
“通過直流大規(guī)模受入電力,電網(wǎng)安全形勢嚴(yán)峻……現(xiàn)有50萬伏電網(wǎng)承受能力不足……發(fā)生多回直流同時(shí)閉鎖的可能性大大提高,電網(wǎng)存在大面積停電風(fēng)險(xiǎn)。”(報(bào)告<1>第9頁)
“發(fā)生多回(兩或三回)直流同時(shí)閉鎖的可能性大大提高,電網(wǎng)存在大面積停電風(fēng)險(xiǎn)。”(報(bào)告<2>第32-33頁)
“華東電網(wǎng)尚不足以承受多回大功率直流同時(shí)失卻等多重嚴(yán)重故障的沖擊”,
“在發(fā)生大功率直流閉鎖等嚴(yán)重故障時(shí),100萬伏特高壓電網(wǎng)可以承受更大規(guī)模的潮流轉(zhuǎn)移和沖擊”(報(bào)告<3>第28-29頁)
華東多回直流饋入根本不需要交流特高壓支持,國網(wǎng)公司一貫宣傳“強(qiáng)交強(qiáng)直”/“先交后直”,認(rèn)為直流輸電需要交流特高壓支持才能保安全。多年實(shí)踐證明,造成直流閉鎖停運(yùn)有兩種原因:一是直流本身問題造成,但只可能發(fā)生在一回直流上;如五回直流饋入珠三角從2009~2012年來,只是在2010/2011年各有一回直流發(fā)生雙極閉鎖全停,相當(dāng)每回直流經(jīng)歷四年以上才發(fā)生一次雙極閉鎖全停,不可能有兩回以上直流同時(shí)發(fā)生。另一是交流系統(tǒng)故障會(huì)造成故障點(diǎn)附近多回直流輸電同時(shí)瞬間換相失?。ú皇情]鎖停遠(yuǎn)),但故障都可在0.1秒內(nèi)快速切除后、再經(jīng)0.15秒恢復(fù)運(yùn)行,即使開關(guān)拒動(dòng),故障在0.3秒切除,再經(jīng)0.25秒恢復(fù)運(yùn)行,不會(huì)造成其直流低電壓閉鎖保護(hù)動(dòng)作停運(yùn)。
(3)華東50萬伏電網(wǎng)不能解決短路電流超標(biāo)問題,通過交流特高壓電網(wǎng)發(fā)展才能解決
“50萬伏電網(wǎng)短路電流超標(biāo)問題突出”(報(bào)告<1>第8頁)
“通過交流特高壓電網(wǎng)發(fā)展,為長三角50萬千伏電網(wǎng)解環(huán)和分片運(yùn)行創(chuàng)造條件,
可從根本上解決短路電流超標(biāo)問題”(報(bào)告<2>第40頁)
“采用特高壓方案,50萬伏電網(wǎng)合理分區(qū)運(yùn)行,全部50萬伏廠站的短路電流都能控制在設(shè)備允許值內(nèi)”(報(bào)告<3>第36頁)
罩上交流特高壓網(wǎng)相當(dāng)縮短50萬伏網(wǎng)各處間的電氣距離必將使其短路電流有增無減,國網(wǎng)公司號(hào)稱可降低50萬伏網(wǎng)短路電流完全是錯(cuò)誤宣傳,實(shí)際上是怎樣降低呢?國網(wǎng)的回答還是要對(duì)50萬伏電網(wǎng)解環(huán)、分片才能解決。實(shí)際上蓋上100萬伏網(wǎng)后為解決短路電流超標(biāo)問題,靠羽毛球拍式的薄弱100萬伏網(wǎng)架,將原有堅(jiān)強(qiáng)的50萬伏電網(wǎng)解環(huán)、分片,嚴(yán)重降低運(yùn)行可靠性。變電站所有變壓器可能分裂成單組運(yùn)行,降低了主變壓器的利用率,降低了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。
在此會(huì)上,蒙定中同志針對(duì)國網(wǎng)上述理由論證,并按《穩(wěn)定導(dǎo)則》提出安全又經(jīng)濟(jì)的華東再分四區(qū)的解決辦法,以合理、有效、比較、論證了國網(wǎng)上述報(bào)告的所有理由。
2.交流特高壓輸電的致命弱點(diǎn)
對(duì)目前釆用都是同塔雙回的交流2回100萬伏/4回50萬伏線路比較:輸電600公里的靜穩(wěn)輸電極限兩者相等約為600萬千瓦;而對(duì)暫穩(wěn)輸電極限比較,因100萬伏線一回故障就剩一回,但50萬伏線路一回故障卻有三回輸電,所以4回50萬伏線路暫穩(wěn)輸電極限大于2回100萬伏線路;總投資為163/42.8億元,兩者比例為3.8倍,相差120億元。同時(shí)100萬伏輸電每隔約300公里左右必須靠50萬伏網(wǎng)支持才有此送電能力,更不經(jīng)濟(jì),又構(gòu)成不安全100/50萬伏電磁環(huán)網(wǎng)。因此,600公里以內(nèi),采用交流50萬伏輸電既安全又經(jīng)濟(jì)。
600公里以外,采用直流輸電最佳。按輸電能力不能大于600萬千瓦的交流2×100萬伏線路(尚未包括需電磁環(huán)網(wǎng)的投資)/直流1×±80萬伏線路(輸電800萬千瓦)投資比較:輸電800公里時(shí)為205/164億元=1.3倍,單價(jià)[元/(公里*千瓦)]比為1.7倍;輸電1000公里時(shí)為250/173億元=1.5倍,單價(jià)比為1.9倍;輸電1800公里時(shí)為430/205億元=2.1倍,單價(jià)比為2.8倍。因此不論輸電遠(yuǎn)近,交流特高壓輸電經(jīng)濟(jì)性都太差,上世紀(jì)已被世界各國棄用,唯獨(dú)國網(wǎng)公司不是為安全經(jīng)濟(jì)、而是為壟斷才采用。
3.采用交流特高壓電網(wǎng)違反現(xiàn)行《穩(wěn)定導(dǎo)則》,必將帶來重大停電災(zāi)害
(1)違反《導(dǎo)則》破壞“分區(qū)”規(guī)定
我國早已建立六大分區(qū)電網(wǎng),任一區(qū)故障都不會(huì)影響鄰區(qū),所以很安全。但采用交流特高壓卻將三個(gè)(華北/華中/華東)區(qū)合成一個(gè)區(qū)域龐大又自由的交流同步聯(lián)網(wǎng)大區(qū),超出美國東/西網(wǎng)區(qū)的規(guī)模。特別是采用交流特高壓,經(jīng)歷上世紀(jì)世界的運(yùn)行和科研實(shí)踐證明,比目前廣泛應(yīng)用的超高壓更不安全、且浪費(fèi)極大,必將步入重大停電危局。南網(wǎng)貫徹《導(dǎo)則》再分區(qū),國網(wǎng)將三個(gè)分區(qū)合為一個(gè)大區(qū)就違反《導(dǎo)則》分區(qū)規(guī)定。
(2)違反《導(dǎo)則》的“分層”規(guī)定
我國過去大量穩(wěn)定破壞事故主要是由于高低電壓線路并聯(lián)運(yùn)行的“電磁環(huán)網(wǎng)”造成,特別是中國歷史上最嚴(yán)重的2006年7月1日華中電網(wǎng)事故。所以《導(dǎo)則》規(guī)定“分層”就是不允許“電磁環(huán)網(wǎng)”運(yùn)行。但是由于交流特高壓必須靠100/50萬伏“電磁環(huán)網(wǎng)”才能送300萬千瓦,遠(yuǎn)達(dá)不到2010年8月發(fā)改委3056號(hào)/能源局239號(hào)文件的500萬千瓦以上要求。結(jié)果既不能多送電,又不得不違反《導(dǎo)則》的“分層”規(guī)定,將永遠(yuǎn)帶來高危風(fēng)險(xiǎn)。
(3)違反《導(dǎo)則》“分散外接電源”的規(guī)定
華東負(fù)荷增長快速,缺電嚴(yán)重的區(qū)域主要依靠區(qū)外遠(yuǎn)距離直流輸電直達(dá)負(fù)荷中心,此外,各負(fù)荷中心也將增建燃?xì)廨啓C(jī)和鳳電/太陽能電廠主要是分散就地自用。根本不應(yīng)如安徽建電廠不是自用,從2011年起已經(jīng)缺電煤,即電煤要由海上經(jīng)鐵路送到淮南,再經(jīng)新建交流特高壓輸電到上海和蘇南,形成煤電倒流,經(jīng)濟(jì)上嚴(yán)重浪費(fèi),安全上違反“分散外接電源”原則,造成極為復(fù)雜浪費(fèi)又極不安全網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
4.按《穩(wěn)定導(dǎo)則》采用直流將“華東分四大區(qū)域電網(wǎng)”的設(shè)想
就在2013年5月上?!度A東四省一市國民經(jīng)濟(jì)及電力發(fā)展規(guī)劃研討會(huì)》上,蒙定中針對(duì)國網(wǎng)公司“華東交流特高壓聯(lián)網(wǎng)”,已提出了華東分區(qū)的設(shè)想。
(1)從華東2015/2020年電源/負(fù)荷規(guī)劃研究合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
根據(jù)國網(wǎng)公司2012年12月和2013年5月《華東“十二五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃》三個(gè)報(bào)告,從2015/2020年華東各省市負(fù)荷需要和電源規(guī)劃證明,將來各個(gè)省市、包括安徽省都缺電,怎樣解決呢?一是繼續(xù)靠遠(yuǎn)方直流輸電,二是在各城鎮(zhèn)負(fù)荷中心附近建新電源,各自作到電源/負(fù)荷基本平衡,互相之間不需要大規(guī)模輸電,現(xiàn)有50萬伏電網(wǎng)已滿足要求,根本不需要交流特高壓聯(lián)網(wǎng)。為了解決由于增設(shè)發(fā)電機(jī)組必然出現(xiàn)短路電流超標(biāo)問題和保證更多直流饋入的安全問題,最經(jīng)濟(jì)有效和安全可靠的辦法,還是貫徹《穩(wěn)定導(dǎo)則》釆用直流逐步將華東電網(wǎng)(隔離)異步互聯(lián)分為四個(gè)分區(qū)。各區(qū)事故互不影響,更不可能同時(shí)發(fā)生失穩(wěn)/電壓崩潰/瓦解事故。表2列出一是繼續(xù)靠遠(yuǎn)方直流輸電,二是在各城鎮(zhèn)負(fù)荷中心附近建新電源,完全可以作到各省市電源/負(fù)荷基本平衡,確定華東分為四個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的可行性和必要性。
(2)華東電網(wǎng)的發(fā)展設(shè)想
華東電網(wǎng)應(yīng)怎樣發(fā)展?按國網(wǎng)公司規(guī)劃就要浪費(fèi)740億元投資、覆蓋一個(gè)交流特高壓電網(wǎng),只是短時(shí)不必要的從煤電倒流的安徽輸出只占全網(wǎng)2.2%的電力,嚴(yán)重浪費(fèi)。如將來用直流分四大區(qū),各區(qū)電源負(fù)荷基本平衡,區(qū)間潮流不大,原有50萬伏電網(wǎng)已足夠應(yīng)用,建成的交流特高壓設(shè)施無電可送,甚至違反導(dǎo)則“分區(qū)”功能,只能作廢了。分區(qū)后使全部50萬伏交流線路都只是中短距離輸電,這才是最可靠、有效、且最經(jīng)濟(jì)地解決全網(wǎng)的安全穩(wěn)定問題。
表2 通過負(fù)荷和電源規(guī)劃確定四省一市分為四個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的可行性

(3)“分區(qū)”的基本條件
a.以直流分區(qū)時(shí),要考慮分區(qū)后,每區(qū)保持一定的短路電流水平(約50千安)主要目的是在事故時(shí)為電網(wǎng)提供相當(dāng)緊急無功儲(chǔ)備,特別適合直流受電需要。分區(qū)后不希望短路電流過低,所以不應(yīng)特意采購增大短路阻抗的50萬伏變壓器,串聯(lián)電抗器、短路電流限制器等,因?yàn)橐坏┓謪^(qū),它們有的都起負(fù)作用、等于作廢了。
b.以直流分區(qū)時(shí),要考慮分區(qū)后,一旦容量最大的一回直流閉鎖停運(yùn),失去的電力被區(qū)內(nèi)其他直流和分區(qū)背靠背支援的電力沖抵后,其值不應(yīng)超過原供電的6%??紤]最大的1100萬千瓦直流各1/2分別落于不同區(qū),更可靠的滿足上述要求。
按表2可見,將上海和浙江合為一個(gè)區(qū)才滿足要求。因此,建議華東電網(wǎng)將浙江/上海、江蘇、安徽、福建分四個(gè)區(qū),提供研究。
表3 以直流將華東分區(qū)的可行性分析數(shù)據(jù)

(4)怎樣“分區(qū)”?
a.第一種是應(yīng)用直流背靠背分區(qū)
我國早已應(yīng)用的西北-華中、東北-華北和中-俄黑河背靠背運(yùn)行可靠,具備良好分區(qū)功能。圖3按華東省市間2012年夏季高峰/2013年冬季高峰調(diào)潮流(來自國網(wǎng)報(bào)告)研究直流背靠背的位置和容量,隨著電源/負(fù)荷的發(fā)展,所有省市間潮流應(yīng)有減無增,以選擇其容量。

圖3 華東五省市間電力潮流和背靠背分區(qū)條件(7個(gè)直流背靠背共775萬千瓦)
b.第二種是應(yīng)用直流受電逆變站實(shí)行分區(qū)(圖4、5)

如接受溪洛渡直流遠(yuǎn)距離輸電的浙江省武義逆變站,將來按浙江/福建所需電力分兩部分受電,即達(dá)到“分區(qū)”目的(現(xiàn)有的寧雙兩回50萬伏交流聯(lián)絡(luò)線適當(dāng)改為背靠背運(yùn)行),因?yàn)閷韮墒《既彪?,不需多投資就可得到“分區(qū)”安全/經(jīng)濟(jì)效果。
將來用直流隔離分為四大“分區(qū)”的總投資不超過62億元,為華東交流特高壓聯(lián)網(wǎng)靜態(tài)投資(744億元)的十二分之一(8.3%),不旦經(jīng)濟(jì)且運(yùn)行安全可靠。
(5)“分區(qū)”更保障多回直流饋入的安全運(yùn)行
將來華東以直流隔離分四大區(qū)后,直流分別饋入各區(qū),任一區(qū)故障,只有在保護(hù)拒動(dòng)和發(fā)生長時(shí)(和直流低電壓保護(hù)的時(shí)間整定比較)的電壓崩潰(和直流低電壓保護(hù)的電壓整定比較)時(shí),在理論上(實(shí)際不可能)才會(huì)使區(qū)內(nèi)直流跳閘。但直流隔離的鄰區(qū)不受電壓崩潰影響,所以,直流分區(qū)后更能保證直流輸電更為安全。
(6)“分區(qū)”徹底解決短路電流超標(biāo)問題
將來華東500kV電網(wǎng)按《穩(wěn)定導(dǎo)則》“分四大區(qū)”后,將可以徹底解決短路電流超標(biāo)問題,各區(qū)都保持40~50千安的安全水平;50千安斷路器(特別是GIS)不再需要更換為63千安了(上述經(jīng)濟(jì)比較尚未包括此投資)。原來為限制短路電流而裝設(shè)的電抗器、限流器、增大變壓器阻抗等都不再需要,如裝了有的對(duì)運(yùn)行反而起負(fù)作用了。
(7)將來“分區(qū)”更確保華東電網(wǎng)完全實(shí)現(xiàn)“分層”
50萬伏電網(wǎng)上再罩上交流特高壓必需有大量100/50千伏電磁環(huán)網(wǎng)才能送電,違反
《穩(wěn)定導(dǎo)則》“分層”,必然帶來重大停電。華東電網(wǎng)電壓層500/220/110/35/10(20)
千伏,110千伏以下電網(wǎng)已完全實(shí)現(xiàn)“分層”,“分四大區(qū)”后更可使50/22萬伏電網(wǎng)由“大部分”“分層”改進(jìn)為“完全”“分層”,避免我國過去嚴(yán)重的電磁環(huán)網(wǎng)事故。
(8)按《穩(wěn)定導(dǎo)則》“分散外接電源”規(guī)定改革/優(yōu)化華東各區(qū)的電源布置
將來分區(qū)以后,各區(qū)負(fù)荷中心組成50萬伏環(huán)網(wǎng),向此環(huán)網(wǎng)輸電的電源,不論是區(qū)內(nèi)的電源或區(qū)外遠(yuǎn)方來的交/直流電源,都應(yīng)按“分散外接電源”,俗稱“點(diǎn)對(duì)網(wǎng)”的方式送電,完全避免了多點(diǎn)并列/環(huán)網(wǎng)送電會(huì)在故障時(shí)負(fù)荷轉(zhuǎn)移而全停的危險(xiǎn);一旦故障跳閘,綜合損失的電源不應(yīng)超過受端的分區(qū)總負(fù)荷的6%,不致影響運(yùn)行,這既是《穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定,又是30多年來國內(nèi)外事故經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。
5.錫盟-山東交流特高壓工程也不符合現(xiàn)行《穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定
以同塔雙回交流特高壓線從內(nèi)蒙錫盟經(jīng)北京到山東濟(jì)南,730公里,投資178億元,最多輸送也不能超過600萬千瓦;在現(xiàn)有交流50萬伏網(wǎng)上并列疊加100萬伏線路,不符合現(xiàn)行《穩(wěn)定導(dǎo)則》“分層”規(guī)定,也消除將來安全再“分區(qū)”的可能性。這種遠(yuǎn)距離輸電,最安全又經(jīng)濟(jì)的辦法還是直流,采用±80萬伏直流輸電600~800萬千瓦時(shí)的投資只需86~105億元,是交流特高壓工程投資的48~59%。
五、結(jié)語
我們首先應(yīng)重視為什么中國(除臺(tái)灣外)從不發(fā)生重大停電事故的經(jīng)驗(yàn)和理由,關(guān)鍵是從總結(jié)歷年國內(nèi)外大停電事故而建立和貫徹《穩(wěn)定導(dǎo)則》,我們必須繼續(xù)貫徹。
電源結(jié)構(gòu)改革是電力工業(yè)亟待決策的關(guān)鍵問題,“十三五”應(yīng)起步電源結(jié)構(gòu)的改革,推動(dòng)綠色、低碳、高效、安全之路,以徹底解決長期以來不合理的電源結(jié)構(gòu)問題。請了解和重視調(diào)峰首先是合理解決電源布局/結(jié)構(gòu)改革的關(guān)鍵;為節(jié)能減排,應(yīng)大力減少煤電裝機(jī)比重并提高煤電發(fā)電效率;加速發(fā)展核電;加大加快水電(包括抽水蓄能)清潔能源建設(shè);各地盡量多裝設(shè)燃?xì)廨啓C(jī);再大力發(fā)展可再生能源也必須有相應(yīng)調(diào)峰電源配合。
南方電網(wǎng)貫徹《穩(wěn)定導(dǎo)則》的決策值得借鑒,云南以直流輸電東送外,所有50萬伏交流也通過直流背靠背東送,采用直流隔離分云南、貴州/廣西、廣東三個(gè)大區(qū),徹底解決交直流併列遠(yuǎn)送的風(fēng)險(xiǎn),將原近2000公里輸電的50萬伏交流線路經(jīng)直流隔離,縮短為中、短距離線路,也徹底解決原有的穩(wěn)定和低頻振蕩問題。設(shè)想用直流背靠背再將廣東分東西兩個(gè)小區(qū),直流分別饋入各小區(qū),既能控制短路容量增長,又適合于多回直流安全饋入,還將解決將來更多直流饋入和裝設(shè)更多電廠等一系列安全和短路電流問題。
國網(wǎng)公司有關(guān)華東電網(wǎng)發(fā)展的主要目的就是要走出三華交流特高壓聯(lián)網(wǎng)的第一步。從將來華東各省市負(fù)荷需要和電源規(guī)劃證明,包括安徽省都缺電,怎樣合理解決呢?一是繼續(xù)靠遠(yuǎn)方直流輸電,二是在各城鎮(zhèn)負(fù)荷中心附近建新清潔電源,各自作到電源/負(fù)荷基本平衡,互相之間不需要大規(guī)模輸電,現(xiàn)有50萬伏電網(wǎng)已滿足要求,根本不需要交流特高壓聯(lián)網(wǎng)。還是貫徹《穩(wěn)定導(dǎo)則》釆用直流逐步將“華東分四大區(qū)域電網(wǎng)”的設(shè)想,總投資不超過62億元,為華東交流特高壓聯(lián)網(wǎng)靜態(tài)投資(744億元)的十二分之一(8.3%),才是長遠(yuǎn)在安全經(jīng)濟(jì)上最合理的辦法。
只能輸電600萬千瓦的錫盟~山東交流特高壓工程也不符合現(xiàn)行《穩(wěn)定導(dǎo)則》,最安全又經(jīng)濟(jì)的辦法還是采用±80萬伏直流輸電600~800萬千瓦時(shí)的投資只需86~105億元,是交流特高壓工程投資的48~59%。
參考文獻(xiàn):BIBLIOGRAPHY
[1]Harrison Clark (DC Interconnect), Abdel-Aty Edris (EPRI),“ Softening the Blow of Disturbances”,January/February 2008, IEEE Power & Energys
[2]MENG, Ding Zhong, “Development Strategies of Reliable Power Systems”312 – November 2007 CIGRE Osaka Symposium in Japan
[3]SCIENTIFIC PAPER “On The Development Trend of Submarine Cable Projects for Achieving Optimal Allocation of Energy Using International Power Grid Interconnection”, ELECTRA No.273 April 2014
責(zé)任編輯: 中國能源網(wǎng)